基于流固耦合理论水下隧道冻结壁厚度优化研究

作     者：郑立夫 高永涛 周喻 田书广 ZHENG Li-fu;GAO Yong-tao;ZHOU Yu;TIAN Shu-guang

作者机构：北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 中铁十六局集团有限公司北京100018 

基　　金：国家自然科学基金(No.51674015) 国家青年科学基金(No.51504016) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(No.FRF-TP-18-016A3) 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2020年第41卷第3期

页      码：1029-1038页

摘      要：水下隧道对冻结壁厚度设计有特殊要求,针对珠机城际轨道交通项目下穿马骝洲水道段联络通道冻结壁设计改进问题,基于流固耦合分析理论,利用有限差分数值计算方法对水下隧道冻结壁稳定性进行研究,通过对不同厚度冻结壁响应情况的对比研究,实现对于冻结壁厚度的优化设计。研究表明:相较无渗流模型,流固耦合模型冻结壁应力分布规律相同,但整体量值增大明显,水的作用不可忽略;水的存在使冻结壁受力趋于"均匀",应力集中现象缓解,但高剪应力区范围扩大,使其剪切破坏风险加大,且冻结壁受力形式有从受压向受拉改变的趋势,对结构稳定不利;冻结壁在流固耦合作用下变形加剧,且随厚度减小而愈发显著,模型厚度达到2.0m以上时变形基本稳定;流固耦合模型塑性区多集中于两侧拱脚区域,3.0 m和2.5 m模型整体完好,2.0 m模型两侧拱脚出现相向发展塑性区,1.5 m模型塑性区厚度接近贯穿,1.0 m冻结壁拱脚已形成明显贯穿破坏;综合选定2.5 m为冻结壁改进厚度,成果直接应用于4#联络通道冻结法施工,经现场监测表明该优化方案有效、可行,对类似工程冻结壁厚度设计具有重要的推广应用价值。

主 题 词：水下隧道 流固耦合理论 冻结壁 厚度优化 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0813[工学-化工与制药类] 0901[农学-植物生产类] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.16285/j.rsm.2019.0702

馆 藏 号：203929915...